详解JAVA类加载器

清疚 2023-09-24 22:06 46阅读 0赞

**目录**

1.概述

2.双亲委派

3.ServiceClassLoader

4.URLClassLoader

5.加载冲突

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## 1.概述 ##

**概念：**

类加载器（Class Loader）是Java虚拟机（JVM）的一个重要组件，负责加载Java类到内存中并使其可以被JVM执行。类加载器是Java程序的核心机制之一。

**分类：**

类加载器一共有三种：

*  启动类加载器，加载系统类rt.jar。
 *  扩展类加载器，加载JDK内部，rt.jar之外，由于JDK版本迭代而新出现的扩展类。
 *  应用类加载器加载J用户所配置的classpath下的类。

三种类加载器之间从上到下有父子关系，上层是下层的父加载器。

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## 2.双亲委派 ##

在类加载中可能会遇见这样一种情况：

JDK里自带一个java.lang.String，有一个恶意的攻击类也将类的全类名命名为java.lang.String。如果我们想使用String类型的时候，类加载器将这个伪装成JDK的String类的恶意类加载执行，系统就将遭受到破坏。

很明显，为了安全起见JDK需要一种合理的加载方式来控制类的加载，这种合理的加载方式就是——双亲委派机制。

双亲委派机制总结起来就是：

**先找父级加载器要，要是父级加载器没有，再由自己加载。**

因为启动类加载器、扩展类加载器工作在应用的启动阶段，加载的也是JDK内核相关的jar，与应用没有太大关系，与应用相关的只有应用程序加载类，而应用程序的父级最多也就是扩展类加载器、启动类加载器，也就是最多找两个双亲拿，所以称为双亲委派机制。

整个类加载的详细流程为：

我们来看看任意一个ClassLoader的loadClass源码，整个源码中双亲委派的体现很直接：

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类加载器在需要加载一个类（class）的时候会先判断类是否被自己加载过，

如果没有，调用其成员变量classloader parent委托其父载器帮忙加载，

父加载器再重复以上过程，如果递归到最顶级的启动类加载器，发现都加载不了，

当前启动器会自行加载。

## 3.ServiceClassLoader ##

**SPI机制：**

SPI（Service Provider Interface），是在JDK1.6中提出的一种基于接口的服务发现机制，它允许第三方服务提供者扩展框架的功能。在SPI机制中，框架定义一组接口，并规定这些接口的实现类必须以一定的命名规则放在特定的路径下，然后通过Java自带的SPI机制，动态地加载和实例化这些实现类。

基于SPI机制可以实现这样的生态结构，由官方制定一些标准，厂商去给出实现，也就是官方给出接口，由各大厂商去实现接口，如JAVA EE规范中的JDBC规范等等，支撑SPI实现的核心是一个类加载器——ServiceClassLoader。

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ServiceClassLoader是一种用于加载和实例化服务提供者的工具类。服务提供者是指实现了特定接口或抽象类的类，而服务加载器则负责在运行时动态地查找和加载这些实现类。

*  定义服务接口：定义一个Java接口或抽象类，用于描述服务提供者必须实现的行为。
 *  实现服务提供者：定义一个或多个服务提供者，实现服务接口或抽象类。
 *  配置服务提供者：在META-INF/services目录下创建一个以服务接口或抽象类名为文件名的文件，并在文件中列出所有实现服务接口或抽象类的类名。
 *  加载服务提供者：使用Service Loader类动态加载和实例化服务提供者。

**代码示例：**

接口：

package com.eryi;
    
    public interface HelloService {
        void sayHello();
    }

实现类：

package com.eryi;
    
    public class ChineseHelloService implements HelloService{
        @Override
        public void sayHello() {
            System.out.println("你好！");
        }
    }

package com.eryi;
    
    public class EnglishHelloService implements HelloService{
        @Override
        public void sayHello() {
            System.out.println("Hello！");
        }
    }

发布服务：

在META-INF/services目录下创建一个名为"com.eryi.HelloService"的文件，文件内容如下：

com.eryi.EnglishHelloService
    com.eryi.ChineseHelloService

服务发现：

package com.eryi;
    
    import java.util.ServiceLoader;
    
    public class test {
        public static void main(String[] args) {
            ServiceLoader<HelloService> loader = ServiceLoader.load(HelloService.class);
            for (HelloService service : loader) {
                service.sayHello();
            }
        }
    }

运行结果:

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## 4.URLClassLoader ##

启动类加载器、扩展类加载器、应用类加载器均是在程序工作之前完成对各个路径下所有jar包的加载的，这些路径里的jar包后续如果有什么变化，这三个类加载器是无法进行加载从而动态进行更新的。URLClassLoader就是为了实现这种动态加载而出现的。

URLClassLoader支持三种路径：

*  目录
 *  jar包
 *  网络

代码示例：

public class test {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            // 创建一个URLClassLoader，指定加载路径为当前目录
            URLClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[] { new URL("file:./") });
    
            // 动态加载HelloWorld类
            Class<?> helloWorldClass = classLoader.loadClass("HelloWorld");
    
            // 创建HelloWorld对象
            Object helloWorld = helloWorldClass.newInstance();
    
            // 调用HelloWorld对象的sayHello方法
            helloWorldClass.getMethod("sayHello").invoke(helloWorld);
        }
    }
    
    class HelloWorld {
        public void sayHello() {
            System.out.println("Hello, world!");
        }
    }

由于URLClassLoader具有动态加载的特性，所以很适合拿来做热部署。

## 5.加载冲突 ##

**同一个类被不同加载器加载，加载结果视为两个不同类。**

所以在加载之前需要判断是否被加载，如果未加载，则遵循双亲委托模型，从而避免加载冲突。

代码示例：

import java.io.File;
    import java.net.URL;
    import java.net.URLClassLoader;
    
    public class Main {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            // 创建两个不同的URLClassLoader，分别加载同一个类
            URL[] classpath = { new File("classes/").toURI().toURL() };
            URLClassLoader classLoader1 = new URLClassLoader(classpath);
            URLClassLoader classLoader2 = new URLClassLoader(classpath);
    
            // 使用classLoader1加载HelloWorld类
            Class<?> helloWorldClass1 = classLoader1.loadClass("HelloWorld");
    
            // 使用classLoader2加载HelloWorld类
            Class<?> helloWorldClass2 = classLoader2.loadClass("HelloWorld");
    
            // 输出两个类是否相同
            System.out.println(helloWorldClass1 == helloWorldClass2); // false
        }
    }
    
    class HelloWorld {
        public void sayHello() {
            System.out.println("Hello, world!");
        }
    }

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